3.15. Триггеры с дополнительными входами для установки и очистки

Состояние триггера определяется его предшествующим состоянием и логическими значениями на входных терминалах. Иногда для триггера нужно задать конкретное состояние вне зависимости от его текущего состояния и значений на стандартных входах. Например, определенное состояние триггеров задается при включении компьютера. Обычно это означает, что значения на выходах всех триггеров устанавливаются в 0. Лишь в отдельных случаях они могут быть равными.

На рис. 3.44 показано, как добавить в двухступенчатый D-триггер управляющие сигналы установки и очистки, которые переводят триггер в состояние 1 или 0

Рис. 3.44. Схема двухступенчатого D-триггера с входами установки и очистки

независимо от сигналов на входе D и на тактовом входе. Как видно из схемы, на указанные входы подается сигнал низкого уровня. Когда оба сигнала на входах Preset (установка) и Clear (очистка) равны 1, триггером, как обычно, управляют входы Clock и D. Когда на вход Preset подается сигнал 0, триггер переходит в состояние 1, а когда Clear =0, триггер устанавливается в состояние 0. Управляющие сигналы установки и очистки часто добавляются и в триггеры других типов.

3.16. Регистры и сдвиговые регистры

Отдельный триггер может использоваться для хранения одного бита информации. Однако для машин, которые должны обрабатывать слова данных, состоящие из множества битов (обычно 64), удобнее объединить группу триггеров в стандартную структуру, называемую регистром. Работа триггеров, входящих в состав регистра, синхронизируется общим тактовым входом. Поэтому данные записываются (загружаются) во все триггеры и считываются изо всех триггеров одновременно.

В ходе обработки цифровых данных часто требуется сдвинуть или циклически прокрутить значения группы битов данных. Реализуются эти операции аппаратно. Простейшим механизмом для их выполнения является регистр, содержимое которого легко может быть сдвинуто вправо или влево на одну позицию за раз. В качестве примера рассмотрим 4-разрядный сдвиговый регистр, показанный на рис. 3.45. Он состоит из четырех D-триггеров, соединенных таким образом, что каждый

Рис. 3.45. Простейший сдвиговый регистр

тактовый импульс вызывает перемещение содержимого триггера Fi в триггер Fi +1, в результате чего получается «сдвиг вправо». Данные следовательно «вдвигаются» в регистр и «выдвигаются» из него. Для выполнения циклического смещения данных достаточно соединить выход Out и вход In.

Для корректного функционирования сдвигового регистра необходимо, чтобы на каждый тактовый импульс его содержимое смещалось ровно на одну позицию. Это условие накладывает некоторые ограничения на запоминающие элементы, которые могут использоваться в сдвиговых регистрах. Например, вентильные защелки (рис. 3.37) для этой цели не подходят. При высоком уровне тактового сигнала значение на входе D немедленно передается на выход, а оттуда — на следующую защелку. В результате количество сдвигов на один тактовый импульс никак не контролируется. Поэтому сдвиговые регистры создаются на основе двухступенчатых триггеров или триггеров, тактируемых фронтом сигнала. Интересной разновидностью сдвигового регистра является регистр, разряды которого могут считываться и загружаться параллельно. Для этого в него добавляются дополнительные вентильные схемы (рис. 3.46). Загрузка данного регистра выполняться как последовательно, так и параллельно. Когда на тактовый вход регистра подается очередной импульс, при условии, что Shift/Load =0, выполняется сдвиг, а в противном случае — параллельная загрузка регистра.

Рис. 3.46. Сдвиговый регистр с параллельным доступом